Study for the preparation and characterisation of curved plates of cement reinforced with nonwoven fabrics

Abstract

Les matrius de ciment reforçades amb teles d’aramida presenten excel·lents propietats d'interès per a moltes aplicacions. Tot i això, certes limitacions sorgeixen degut a la forma plana de les plaques compostes. La fabricació de plaques corbes d’aquest material obre noves possibilitats, però requereix metodologies de producció i caracterització diferents de les emprades per a plaques planes. Per aquest motiu, aquest estudi se centra en el desenvolupament de metodologies per a la preparació i assaig de provetes corbes de compòsit de matriu de ciment Portland reforçat amb teles fetes de fibres reciclades d’aramida. En primer lloc es fa, de forma experimental, una exploració dels límits de les plaques planes en termes de manipulació, comportament i deformació, el que permet una millor comprensió de les possibilitats d'aquest material. A continuació, amb aquests nous coneixements, es defineix una metodologia senzilla i eficaç per produir provetes corbes. Les plaques planes produïdes en determinades condicions de compressió es corben sobre motlles bàsics fets de tubs de PVC per tal de produir provetes corbes de diferents radis. Finalment, per a la caracterització de les plaques corbes de compòsit, es desenvolupa un dispositiu customitzat d’assaig basat en l’enfoc d’un assaig flexió a tres punts. El dispositiu d’assaig s'ha dissenyat i analitzat en termes de resistència, cost i muntatge.

Las matrices de cemento reforzadas con telas de aramida presentan excelentes propiedades de interés para muchas aplicaciones. Sin embargo, algunas limitaciones surgen debido a la forma plana de las placas compuestas. La fabricación de placas curvas a partir de este material abre nuevas posibilidades, pero requiere metodologías de producción y caracterización diferentes a las usadas para las placas planas. Por esta razón, este estudio se centra en el desarrollo de metodologías para la preparación y ensayo de probetas curvas hechas de compuesto de matriz de cemento Portland reforzado con telas hechas de fibras recicladas de aramida. Primero se lleva a cabo, de forma experimental, una exploración de los límites de trabajabilidad, comportamiento y deformación de las placas planas, lo que conduce a una mejor comprensión de las posibilidades de este material. Luego, con estos nuevos conocimientos, se define una metodología simple y efectiva para producir las probetas curvas. Las placas planas producidas bajo ciertas condiciones de compresión se doblan sobre moldes básicos hechos de tubos de PVC para producir probetas curvas de diferentes radios. Finalmente, para la caracterización de las placas de material compuesto curvadas, se desarrolla un dispositivo personalizado de ensayo basado en el enfoque de un ensayo de flexión a tres puntos. El dispositivo de ensayo ha sido diseñado y analizado en términos de resistencia, coste y montaje.

Cement matrices reinforced with aramid fabrics present excellent properties of interest for many applications. However, some limitations appear due to the flat shape of the composite plates. Fabrication of curved plates from this material arises new possibilities, but it requires methodologies for production and characterisation different from those used for flat plates. For this reason, this study focusses on the development of methodologies for preparation and testing of curved composite specimens made of Portland cement matrix reinforced with fabrics of recycled aramid fibres. First, an exploration of the workability, behaviour and deformation limits of flat plates is carried out through some experimental work, leading to a better understanding of the possibilities for this material. Then, with the new insights, a simple and effective methodology for producing the curved specimens is defined. The flat plates produced under certain compression conditions are bended over basic moulds made from PVC pipes to produce the curved specimens with different radii. Finally, concerning the characterisation of the curved composite plates, a customised testing device is developed using the approach of a three-point flexural test. The testing device is designed and analysed on the subject of strength, cost price and assembly.